用于频率相关辐射输运的统一气体动理学粒子方法
数值分析
2023-01-18 v1 数值分析
摘要
本文提出了一种用于频率相关光子输运过程的统一气体动理学粒子（UGKP）方法。光子输运是由非线性辐射输运方程（RTE）支配的典型多尺度过程。光子输运的流态随光学深度和光子频率从弹道区变化到扩散区。UGKP 方法是一种渐近保持（AP）格式和流态自适应格式。在扩散区，传送误差被显著降低，计算效率得到显著提高。与标准多群处理不同，所提出的 UGKP 方法以非离散方式求解频率空间。因此在光学厚区可以精确保持 Rosseland 扩散系统。利用 RTE 的局部积分解，可以从其宏观矩构造发射光子的分布。UGKP 方法中的蒙特卡洛粒子只需在其首次碰撞事件之前进行追踪，并在每个时间步执行重采样过程以闭合光子分布。这可以节省过多散射事件带来的巨大计算开销，尤其是在光学厚区。所提出的 UGKP 方法是隐式的，并消除了时间步长上的光速约束。结合隐式公式的粒子追踪方法使所提出的 UGKP 方法成为求解频率相关辐射输运问题的高效求解算法。我们通过数值算例展示了所提出的多频率 UGKP 方法的能力。
引用
@article{arxiv.2301.06110,
title = {Unified Gas-Kinetic Particle Method for Frequency-dependent Radiation Transport},
author = {Weiming Li and Chang Liu and Peng Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.06110},
year = {2023}
}